ANALISIS TEGANGAN TEMBUS MINYAK CAMPURAN SEBAGAI ISOLASI …

i

TUGAS AKHIR – TE 141599

ANALISIS TEGANGAN TEMBUS MINYAK CAMPURAN SEBAGAI ISOLASI CAIR DENGAN ELEKTRODA SETENGAH BOLA

Aulia Irsyad NRP 2210100022

Dosen Pembimbing Dr. Eng. I Made Yulistya Negara ST, MSc. Dr. Dimas Anton Asfani ST, MT.

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya 2016

FINAL PROJECT – TE 141599

BREAKDOWN VOLTAGE ANALYSIS OF MIXED OIL AS LIQUID ISOLATION WITH SPHERIC ELECTRODE

Aulia Irsyad NRP 2210100022

Advisor Dr. Eng. I Made Yulistya Negara ST, MSc. Dr. Dimas Anton Asfani ST, MT.

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING Faculty Of Industrial Technology Sepuluh November Institute Of Technology Surabaya 2016

vii

ABSTRAK

Isolasi merupakan sifat suatu bahan yang dapat memisahkan dua

penghantar atau lebih secara elektris agar tidak terjadi lompatan listrik

dari satu penghantar ke penghantar lainnya. Suatu media bersifat isolasi

jika media tersebut dapat menahan nilai tegangan yang ada pada

penghantar. Apabila media isolasi tidak dapat menahan nilai tegangan

pada penghantar, maka akan terjadi lompatan listrik atau tembus yang

lebih dikenal dengan peristiwa breakdown. Dalam situasi ini akan terjadi

arus yang mengalir diantara penghantar, sehingga dapat dikatakan media

isolasi telah gagal melaksanakan fungsinya sebagai isolasi. Salah satu

jenis isolasi adalah isolasi cair, yakni pemisahan kedua penghantar

dengan menggunakan media zat cair. Isolasi cair banyak digunakan

sebagai media isolasi dan pendingin pada transformator daya, dengan

media zat cair berupa minyak.

Minyak yang digunakan sebagai minyak trafo secara umum adalah

minyak bumi yang diolah sedemikian rupa sehingga memiliki spesifikasi

tertentu saat digunakan sebagai media isolasi cair. Sedangkan minyak

bumi adalah bahan yang memiliki jumlah terbatas dan kurang ramah

lingkungan pada proses pembuatannya. Oleh karena itu diperlukan

alternatif pengganti minyak bumi, yakni minyak nabati sebagai media

isolasi cair pada trafo. Minyak nabati yang digunakan adalah minyak

jagung. Penggunaan minyak nabati sebagai media isolasi cair perlu

dibuktikan terlebih dahulu dengan beberapa pengujian, diantaranya

adalah pengujian tegangan tembus untuk mengetahui kelayakan dari

minyak nabati sebagai media isolasi cair.

Kata kunci : Isolasi Cair, Tegangan Tembus, Minyak Campuran

viii

Halaman ini sengaja dikosongkan

ix

ABSTRACT

Isolation is the nature of a material that can separate two or more

electrically conductive to prevent electrical jump from one conductor to

another conductor. A media called isolation media if the media can

withstand a voltage value that existed at the conductor. If the media can

not withstand insulation voltage value at the conductor, there will be a

leap of electricity or translucent better known as the breakdown events.

In this situation there will be flowing current between the conductor, so

that it can be said insulating media has failed to perform its function as

insulation. One type of insulation is liquid insulation, the separation of the

two conductors using liquid media. Liquid insulation is widely used as

insulating and cooling medium in power transformers, with oil as liquid

medium.

Oil used as transformer oil generally is oil that is processed in such

a way so as to have certain specifications when used as a liquid insulating

medium. While oil is a material that has limited quantities and less

environmentally friendly manufacturing process. Therefore we need an

alternative to oil, namely vegetable oil as the liquid insulation medium in

transformer. Used vegetable oil is corn oil. The use of vegetable oil as the

liquid insulation medium needs to be proven in advance with some

testing, such as testing the breakdown voltage to determine the feasibility

of vegetable oil as the liquid insulation medium.

Keywords : Liquid Isolation, Breakdown Voltage, Mixed oil

x


xi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat, taufik,

dan hidayah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan

baik. Melalui kegiatan ini, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang

bersifat penelitian ilmiah selama satu semester dan menghubungkannya

dengan teori yang telah diperoleh dalam bangku perkuliahan selama

delapan semester.

Buku Tugas Akhir ini dapat terselesaikan atas bantuan banyak

pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan

kehidupan, kesehatan baik jasmani maupun rohani, dan senantiasa

menuntun penulis menuju ke jalan yang benar.

2. Ayahku Jarwo Sanyoto, Ibuku Rini Maryantini dan saudaraku

Khairul Ikhwan dan Hanif Shidki yang telah banyak memberikan

dorongan, dalam hal spiritual maupun material dalam penyelesaian

buku Tugas Akhir ini.

3. Bapak I Made Yulistya Negara selaku dosen pembimbing pertama

serta Bapak Dimas Anton Asfani sebagai dosen pembimbing kedua

yang telah banyak memberikan masukan dan juga arahan sehingga

Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.

4. Bapak-ibu dosen pengajar Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga

atas pengajaran, bimbingan, serta perhatian yang diberikan selama

ini.

5. Teman – teman : Aldi, Wildan, Mada, Tansyah, Fiko, Pangnur,

Haris, atas waktu, ide – ide, semangat dan dukungan yang membuat

penulis selalu termotivasi dan tetap menjaga api semangat untuk

melanjutkan kuliah dan Tugas Akhir.

6. Teman – teman Marina yang senantiasa menemani : Wisnu, Oya,

Ben, Luqman, dan teman – teman dekat penulis lainnya yang terus

memotivasi dan menemani penulis sehingga terus bersemangat.

7. Seluruh rekan – rekan angkatan 2010, 2011 dan 2012 atas

kebersamaan dan kerjasamanya selama ini. Khususnya pada teman

– teman angkatan 2010. Kebersamaan kita tidak akan dilupakan.

8. Seluruh rekan – rekan asisten dan anggota Laboratoriom Teknik

Tegangan Tinggi atas kerjasama, waktu, dan kebersamaan dalam

proses pengerjaan Tugas Akhir.

xii

9. Seluruh keluarga besar Teknik Elektro ITS, para dosen, karyawan,

mahasiswa, juga rekan – rekan HIMATEKTRO atas dukungan,

masukan, dan kerjasamanya selama masa perkuliahan dan proses

pengerjaan Tugas Akhir.

10. Semua pihak yang ikut membantu penulis dalam pelaksanaan dan

penyusunan laporan Tugas Akhir yang tidak dapat disebutkan satu

per satu.

Besar harapan penulis bahwa buku Tugas Akhir ini dapat

memberikan informasi dan manfaat bagi mahasiswa Teknik Elektro ITS

pada khususnya dan seluruh pembaca pada umumnya. Jika ada kesalahan,

penulis mengharapkan adanya kritik, koreksi, serta saran yang

membangun dari pembaca untuk pengembangan kearah yang lebih baik.

Surabaya, 16 Desember 2015

Penulis

xiii

TABLE OF CONTENT

Originality Statement Of Final Project................................................... iii Abstrak .................................................................................................. vii Abstract .................................................................................................. ix Preface ................................................................................................... xi Table of Content .................................................................................. xiii Illustration ............................................................................................. xv Tables .................................................................................................. xvii Chapter 1 Introduction ............................................................................ 1

1. 1. Background ................................................................................. 1 1. 2. Problem ....................................................................................... 2 1. 3. Problem Boundaries .................................................................... 2 1. 4. Purposes ...................................................................................... 2 1. 5. Writing Systematics .................................................................... 3

Chapter 2 Dielectric Failure of Liquid Isolation ..................................... 5 2. 1. Ac High Voltage Generation ....................................................... 5 2. 2. Dielectric Strength ...................................................................... 5 2. 3. Flash Point ................................................................................... 6 2. 4. Pour Point .................................................................................... 7 2. 5. Liquid Isolation Failure Theories ................................................ 7 2. 6. Corn Oil....................................................................................... 8

2. 6. 1. Process of Corn Oil Making .............................................. 10 2. 6. 2. Corn................................................................................... 13

2. 7. Synthetic Oil ............................................................................. 14 2. 8. Testing Procedure ...................................................................... 16

Chapter 3 Breakdown Voltage Methodology ........................................ 19 3. 1. Study Method ............................................................................ 19 3. 2. Test Preparation ........................................................................ 20 3. 3. Testing and Observation............................................................ 23 3. 4. Result Analysis.......................................................................... 24

Chapter 4 Result and Analysis .............................................................. 27 4. 1. Test Preparation and Method .................................................... 27 4. 2. Result Analysis.......................................................................... 28

4. 2. 1. 100% Corn Oil .................................................................. 29 4. 2. 2. 70% Corn Oil and 30% Synthetic Oil ............................... 30 4. 2. 3. 50% Corn Oil and 50% Synthetic Oil .............................. 31 4. 2. 4. 30% Corn Oil and 70% Synthetic Oil ............................... 32

xiv

4. 2. 5. 100% Synthetic Oil ............................................................ 33 Chapter 5 Conclusion ............................................................................ 35

5. 1. Conclusion ................................................................................. 35 5. 2. Advices ...................................................................................... 36

Bibliography .......................................................................................... 37 Enclosure ............................................................................................... 39 Biography .............................................................................................. 41

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Minyak jagung yang digunakan pada pengujian ............ 12 Gambar 3.1. Diagram alir metodologi ................................................. 19 Gambar 3.2. Control box yang digunakan dalam pengujian ............... 21 Gambar 3.3. Kotak uji yang digunakan dalam pengujian. ................... 22 Gambar 3.4. Pengujian minyak jagung ................................................ 23 Gambar 3.5. Pengujian minyak campuran ........................................... 24 Gambar 4.1. Grafik tegangan tembus minyak campuran .................... 28 Gambar 4.2. Grafik hasil data minyak jagung 100% ........................... 30 Gambar 4.3. Grafik hasil data minyak campuran minyak jagung (70) :

minyak sintesis (30) ....................................................... 31 Gambar 4.4. Grafik hasil pengujian dengan komposisi minyak jagung

50% dan minyak sintesis 50% ....................................... 32 Gambar 4.5. Grafik hasil pengujian dengan komposisi minyak jagung

30% dan minyak sintesis 70% ....................................... 33 Gambar 4.6. Grafik hasil pengujian dengan komposisi minyak sintesis

100% .............................................................................. 34

xvi


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Data Pengujian .................................................................... 28 Tabel 4.2. Minyak Jagung 100% .......................................................... 29 Tabel 4.3. Minyak Campuran Minyak Jagung (70) : Minyak Sintesis

(30) ...................................................................................... 30 Tabel 4.4. Minyak Campuran Minyak Jagung (50) : Minyak Sintesis

(50) ....................................................................................... 31 Tabel 4.5. Minyak Campuran Minyak Jagung (30) : Minyak Sintesis

(30) ....................................................................................... 32 Tabel 4.6. Minyak Campuran Minyak Sintesis (100%) ....................... 33

xviii


1

BAB 1

PENDAHULUAN

1. 1. Latar Belakang

Dalam studi sistem tenaga listrik terdapat salah satu cabang ilmu

yang sangat berhubungan erat dengan penyaluran energi listrik itu sendiri,

yakni teknik tegangan tinggi. Tegangan tinggi sangat erat dengan sistem

transmisi dan distribusi tenaga listrik, karena dengan tegangan yang lebih

tinggi, maka arus yang melewati sistem menjadi lebih rendah. Ini

diakibatkan oleh perhitungan rugi – rugi daya pada jaringan sistem

transmisi adalah kuadrat arus dikalikan dengan impedansi jaringan

transmisi. Maka apabila semakin tinggi arus maka rugi – rugi juga

semakin tinggi, karena nilainya akan dikuadratkan pada perhitungan rugi

– rugi daya. Oleh karena itu salah satu solusi permasalahan jaringan

transmisi adalah dengan melewatkan jumlah daya yang sama dengan arus

yang lebih kecil, yaitu dengan menaikkan level tegangan menjadi jauh

lebih tinggi.

Komponen peralatan yang berperan besar dalam pembangkitan

tegangan tinggi adalah transformator daya. Dalam peralatan

transformator daya itu sendiri terdapat salah satu komponen yang sangat

berpengaruh terhadap isolasi antar penghantar dalam transformator, yaitu

minyak sebagai bahan dielektrik atau isolasi cair. Dalam hal ini bahan

isolasi cair berfungsi sebagai pengisolasi dan sekaligus sebagai

pendingin. Pada peralatan tegangan tinggi khususnya transformator daya,

isolasi sangat diperlukan untuk memisahkan dua atau lebih penghantar

listrik yang bertegangan sehingga antara penghantar-penghantar tersebut

tidak terjadi lompatan atau percikan listrik. Apabila tegangan yang

diterapkan mencapai tingkat ketinggian tertentu maka bahan isolasi

tersebut akan mengalami pelepasan muatan yang merupakan bentuk

kegagalan listrik. Apabila dibiarkan dapat mengakibatkan terjadinya

kegagalan isolasi yang buruk bagi trafo.

Hingga saat ini, kebanyakan trafo menggunakan isolasi cair yang

bahan utamanya merupakan hasil olahan minyak bumi [11]. Isolasi cair

yang berasal dari minyak bumi kurang ramah lingkungan. Ada dua alasan

yang harus dipertimbangkan dalam rangka mencari alternatif isolasi cair

ramah lingkungan diantaranya proses degradasi biologis dan persediaan

dari minyak itu sendiri. Minyak bumi sulit terdegradasi secara biologis

dan memiliki persediaan yang terbatas pada persediaan tambang dalam

2

perut bumi. Oleh karena itu dibuatlah sebuah alternatif bahan isolasi cair

yang bahan utamanya dari minyak nabati. Dengan minyak nabati, bahan

isolasi cair akan mudah terdegradasi secara biologis, sehingga lebih

ramah lingkungan. Persediaan minyak nabati juga dapat dikatakan sangat

melimpah, karena berasal dari tumbuhan dan di sisi lain harganya juga

lebih terjangkau. Minyak nabati yang dimaksud adalah minyak jagung.

Penggunaan minyak nabati sebagai isolasi cair perlu dibuktikan

terlebih dahulu dengan cara dilakukan pengujian. Pengujian yang

dilakukan adalah pengujian tegangan tembus dengan standar yang telah

ditentukan. Pengujian dilakukan dengan cara memberikan variasi

campuran minyak jagung dan minyak sintetis, minyak jagung murni dan

minyak sintetis murni. Hal ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh

minyak jagung dan minyak campuran terhadap tegangan tembus dengan

sumber tegangan AC.

1. 2. Rumusan Permasalahan

Permasalahan yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini adalah :

a. Bagaimana pengaruh minyak jagung dan minyak campuran,

yaitu minyak jagung yang dicampur dengan minyak sintetis

terhadap nilai tegangan tembus.

b. Mencari nilai komposisi campuran terbaik, yaitu minyak

campuran dengan nilai tegangan tembus yang terbaik.

1. 3. Batasan Masalah

Dalam penyelesaian masalah dalam Tugas Akhir ini terdapat

beberapa batasan – batasan permasalahan, yaitu :

a. Minyak nabati yang digunakan adalah minyak jagung.

b. Minyak sintetis yang digunakan adalah minyak trafo

c. Elektroda yang digunakan adalah elektroda setengah bola

dengan jarak sela 2,5mm.

d. Pembangkitan tegangan yang dilakukan adalah pembangkitan

tegangan tinggi AC.

1. 4. Tujuan

Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Menganalisa hasil pengujian tegangan tembus minyak jagung dan

campuran.

2. Mengetahui kelayakan minyak jagung dan minyak campuran

sebagai isolasi cair.

3

3. Mencari nilai komposisi terbaik minyak campuran yang memiliki

nilai tegangan tembus terbaik.

1. 5. Sistematika Penulisan

Tugas Akhir ini dibagi menjadi lima bab yang dibagi menjadi lima

bagian yaitu BAB I yang terdiri dari pendahuluan, BAB II yang berisi

landasan teori, BAB III mengenai metodologi penelitian mengenai

breakdown voltage, BAB IV berisikan hasil pengujian dan analisis, dan

terakhir BAB V sebagai penutup. Pada BAB I terdapat berbagai poin yaitu

antara lain latar belakang, tujuan, dan sistematika penulisan. Pada BAB II

akan dibahas mengenai teori-teori penunjang yang digunakan dalam

penulisan Tugas Akhir ini. BAB III akan dijelaskan mengenai metodologi

serta alat-alat apa saja yang digunakan dalam pengujian breakdown

voltage. Pada BAB IV berisikan pembahasan mengenai data hasil

pengujian yang telah dilakukan beserta analisis terhadap besar nilai

tegangan dan arus yang dihasilkan suatu elektrode untuk mencapai

tegangan pra-peluahan serta dampak kerusakan terhadap material

elektrode akibat tegangan pra-peluahan. Untuk BAB V berisi kesimpulan

dan saran dari hasil pengujian guna keperluan penelitian mengenai

breakdown voltage selanjutnya.

.

4


5

BAB 2

KEGAGALAN DIELEKTRIK

PADA ISOLASI CAIR

2. 1. Pembangkitan Tegangan Tinggi AC

Untuk pengujian tegangan tembus digunakan tegangan tinggi AC

untuk membangkitkan tegangan tinggi arus bolak balik. Trafo uji yang

digunakan adalah trafo satu fasa.

2. 2. Kekuatan Dielektrik

Pembawa muatan dalam gas yang terdiri dari elektron-elektron

dan ion-ion sangat berpengaruh terhadap proses kegagalan dalam bahan

isolasi gas. Karakteristik pembawa muatan pada gas dipengaruhi oleh

pergerakan molekul. Pembawa muatan ini dapat bergerak bebas karena

pengaruh dari medan listrik. Pembawa muatan pada gas dapat terbentuk

melalui proses ionisasi.Saat terjadinya proses ionisasi, suhu disekitar

elektrode akan naik secara bertahap.Kenaikan suhu ini diakibatkan oleh

pergerakan termal sebuah molekul dalam gas yang tak beraturan.

Kekuatan dielektrik ini tergantung pada sifat atom dan molekul cairan itu

sendiri. Suatu dielektrik tidak mempunyai elektron-elektron bebas.

Misalnya suatu dielektrik ditempatkan diantara duaelektroda kemudian

elektroda diberi tegangan , maka akan timbul medan listrik di dalam

dielektrik. Medan listrik ini akan memberi gaya kepada elektron-elektron

agar terlepas dari ikatannya dan menjadi elektron bebas. Maka dapat

dikatakan bahwa medan listrik merupakan suatu beban yang menekan

dielektrik agar berubah sifat menjadi konduktor. Beban yang dipikul

dielektrik disebut juga terpaan medan listrik. Setiap dielektrik mempunyai

batas kekuatan untuk memikul terpaan listrik. Jika terpaan listrik yang

dipikulnya melebihi batas tersebut dan terpaan berlangsung lama, maka

dielektrik akan menghantar arus atau gagal melaksanakan fungsinya

sebagai isolator. Dalam hal ini dielektrik mengalami tembus listrik atau

breakdown.

Kekuatan dielektrik merupakan ukuran kemampuan suatu material

untuk bisa tahan terhadap tegangan tinggi tanpa berakibat terjadinya

kegagalan. Kekuatan dielektrik ini tergantung pada sifat atom dan

molekul cairan itu sendiri. Namun demikan dalam prakteknya kekuatan

dielektrik tergantung pada material dari elektroda, suhu, jenis tegangan

yang diberikan, gas yang terdapat dalam cairan dan sebagainya yang

6

dapat mengubah sifat molekul cairan. Dalam isolasi cairan kekuatan

dielektrik setara dengan tegangan kegagalan yang terjadi.

2. 3. Flash Point [9]

Flash point adalah suhu yang paling rendah dimana minyak

pelumas harus dipanaskan sebelum terjadi penguapan, ketika dicampur

dengan udara akan menyala (terbakar) tetapi proses pembakarannya tidak

berkelanjutan.

Titik nyala (flash point) dari suatu cairan bahan bakar adalah

temperatur minimum fluida pada waktu uap yang keluar dari permukaan

fluida langsung akan terbakar dengan sendirinya oleh udara di

sekililingnya disertai kilatan cahaya. Titik nyala api (fire point) adalah

temperatur di atas permukaan fluida pada waktu uap yang keluar akan

terbakar secara kontinyu bila nyala api didekatkan padanya.

Titik nyala dapatdiukur dengan jalan melewatkan nyala api pada

pelumas yang dipanaskan secara teratur. Titik nyala merupakan sifat

pelumas yang digunakan untuk prosedur penyimpanan agar aman dari

bahaya kebakaran. Semakin tinggi titik nyala suatu pelumas

berarti semakin aman dalam penggunaan dan penyimpanan. Metode

standar untuk pengukuran titik nyala adalah ASTM D-92.

1. Bahan bakar cair yang mudah menyala (yang punya titik nyala

dibawah 37.8 derajat Celcius dan tekanan uap tidak lebih dari 2.84

kg/cm2), terbagi:

a. Kelas IA, punya titik nyala dibawah 22.8 derajat Celcius dan titik

didih dibawah 37.8 derajat Celcius

b. Kelas IB, punya titik nyala dibawah 22.8 derajat Celcius dan titik

didih sama atau diatas 37.8 derajat Celcius

c. Kelas IC,punya titik nyala sama atau diatas 22.8 derajat Celcius

dan titik didih dibawah 60 derajat Celcius

2. Bahan bakar cair mudah terbakar (yang punya titik nyala sama atau

diatas 37.8 derajat Celcius, terbagi:

a. Kelas IIA, punya titik nyala sama atau diatas 37.8 derajat Celcius


b. Kelas IIB, punya titik nyala sama atau diatas 37.8 derajat Celcius


c. Kelas IIC, punya titik nyala sama atau diatas 93 derajat

Celcius.Temperatur terendah di mana campuran senyawa dengan

udara pada tekanan normaldapat menyala setelah ada suatu inisiasi,

misalnya dengan adanya percikan api. Titik nyala dapatdiukur

7

dengan metoda wadah terbuka (Open Cup /OC) atau wadah

tertutup (Closed cup/CC). Nilai yang diukur pada wadah terbuka

biasanya lebih tinggi dari yang diukur dengan metoda wadah

tertutup

2. 4. Pour Point [10]

Pour point adalah merupakan salah satu properti yang menyatakan

suhu terendah dari bahan bakar, dimana minyak tersebut masih dapat

mengalir karena beratnya sendiri. Pour point sangat penting karena

menyangkut kemampuan dari minyak untuk dapat mengalir dalam

saluran pembakaran dan dalam hubungannya dengan waktu penyalaan

mesin pada musim dingin.

2. 5. Teori Kegagalan Isolasi Cair [3]

Karakteristik pada isolasi cair akan berubah jika terjadi

ketidakmurnian di dalamnya. Hal ini akan mempercepat terjadinya proses

kegagalan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kegagalan isolasi antara

lain adanya partikel padat, uap air dan gelembung gas. Teori kegagalan

zat isolasi cair dapat dibagi menjadi empat jenis sebagai berikut:

1. Teori kegagalan Elektronik

Teori ini merupakan perluasan teori kegagalan dalam gas, artinya

proses kegagalan yang terjadi dalam zat cair dianggap serupa dengan

yang terjadi dalam gas. Oleh karena itu supaya terjadi kegagalan

diperlukan elektron awal yang dimasukkan ke dalam zat cair. Elektron

awal inilah yang akan memulai proses kegagalan. ini merupakan

perluasan dari teori kegagalan pada gas, artinya proses kegagalan yang

terjadi dalam dielektrik cair karena adanya banjiran elektron pada gas.

Pancaran medan elektron dari katoda di asumsikan bertabrakan dengan

atom dielektrik cair. Jika energi medan yang dihasilkan dari tabrakan

sudah cukup besar, sebagian elektron akan terlepas dari atom dan akan

bergerak menuju anoda bersama dengan elektron bebas. Banjiran elektron

ini serupa dengan peluahan yang terjadi pada gas dan peristiwa ini akan

mengawali proses terjadinya kegagalan.

2. Teori kegagalan karena adanya gelembung gas

Kegagalan gelembung atau kavitasi merupakan bentuk kegagalan

yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas didalam isolasi

cair. Gelembung-gelembung udara yang ada dalam cairan tersebut akan

memanjang searah dengan medan. Hal ini disebabkan karena gelembung-

gelembung tersebut berusaha membuat energi potensialnya minimum.

8

Gelembung gelembung yang memanjang tersebut kemudian akan saling

sambung-menyambung dan membentuk jembatan yang akhirnya akan

mengawali proses kegagalan.

Ketidakmurnian misalnya gelembung udara mempunyai tegangan

gagal yang lebih rendah dari zat cair, disini adanya gelembung udara

dalam cairan merupakan awal dari pencetus kegagalan total dari pada zat

cair. Kegagalan gelembung merupakan bentuk kegagalan isolasi cair yang

disebabkan oleh gelembung gelembung gas didalamnya.

3. Teori kegagalan tak murnian padat

Kegagalan tak murnian padat adalah jenis kegagalan yang

disebabkan oleh adanya butiran zat padat (partikel) di dalam isolasi cair

yang akan memulai terjadi kegagalan. Partikel debu atau serat selulosa

yang ada disekeliling isolasi padat (kertas) seringkali ikut tercampur

dengan minyak. Selain itu partikel padat ini pun dapat terbentuk ketika

terjadi pemanasan dan tegangan lebih. Pada saat terjadi medan listrik,

partikel – partikel ini akan terpolarisasi dan membentuk jembatan. Arus

akan mengalir melalui jembatan dan menghasilkan pemanasan local serta

menyebabkan terjadinya kegagalan.

4. Teori kegagalan bola cair

Jika suatu zat isolasi mengandung sebuah bola cair dari jenis

cairan lain, maka dapat terjadi kegagalan akibat ketakstabilan bola cair

tersebut dalam medan listrik. Medan listrik akan menyebabkan tetesan

bola cair yang tertahan di dalam minyak yang memanjang searah medan

dan pada medan yang kritis tetesan ini menjadi tidak stabil. Setelah

menjadi tidak stabil bola air akan memanjang, dan bila panjangnya telah

mencapai dua pertiga celah elektroda maka saluran saluran lucutan akan

timbul sehingga kemudian kegagalan total akan terjadi. air dan uap

terdapat pada minyak, terutama pada minyak yang telah lama digunakan.

Jika terdapat medan listrik, maka molekul uap air yang terlarut memisah

dari minyak dan terpolarisasi membentuk suatu dipole. Jika jumlah

molekul molekul uap air ini banyak, maka akan tersusun semacam

jembatan yang menghubungkan kedua elektroda, sehingga terbentuk

suatu kanal peluahan. Kanal ini akan merambat dan memanjang sampai

terjadi tembus listrik.

2. 6. Minyak Jagung [8]

Minyak Biji jagung mengandung 4.5% minyak, sebagian besar

(85%) pada lembaga. Cara memperoleh minyak jagung adalah dengan

cara pengepresan mekanik dan ekstraksi dengan pelarut. Lembaga yang

9

dihasilkan dari proses penggilingan kering mengandung 25 – 30 %

minyak, sedangkan dari penggilingan basah 45 – 50 %. Minyak dari

lembaga dikeluarkan dengan proses pengepressan mekanik dan atau

ekstraksi pelarut.

Pengepressan mekanik menggunakan ekspeller ulir biasanya

memisahkan sekitar 80 % minyak. Minyak yang tertinggal pada ampas

masih dapat diambil dengan ekstraksi pelarut heksan. Minyak yang

dihasilkan dari lembaga penggilingan kering biasanya lebih baik

dibandingkan dengan dari lembaga penggilingan basah karena lebih pucat

dan lebih sedikit yang hilang selama proses pemurnian. Hasil proses

pengepressan atau ekstraksi pelarut disebut minyak kasar. Minyak kasar

merupakan campuran trigliserida, asam lemak bebas, fosfolipid, sterol,

tokoferol, lilin dan pigmen.

Sebelum digunakan, minyak kasar perlu dimurnikan untuk

memisahkan komponen yang tidak dikehendaki (asam lemak bebas,

fosfolipid, pigmen, komponen aroma dan citarasa). Tahap-tahap

pemurnian minyak kasar adalah deguming, netralisasi (penghilangan

asam lemak bebas), bleaching (pemucatan), dan deodorisasi

(penghilangan aroma). Minyak jagung banyak digunakan sebagai minyak

goreng, minyak salad dan margarin. Proses pemurnian minyak terdiri dari

degumming (memisahkan fosfatida), pencucian alkali (memisahkan asam

lemak bebas, fosfatida, warna), pemucatan (memisahkan pigmen,

fosfolipid), winterisasi (memisahkan lilin) dan deodorisasi (memisahkan

asam lemak bebas, aldehida, keton, komponen lain).

Minyak jagung merupakan sumber asam lemak tidak jenuh seperti

asam linoleat dan linolenat. Kedua asam lemak essensial ini dapat

berperan menurunkan kadar kolesterol darah dan menurunkan risiko

serangan jantung ukoroner. Minyak jagung mengandung tokoferol

(vitamin E). Asam Oleat merupakan asam lemak tak jenuh yang banyak

dikandung dalam minyak jagung. Asam ini tersusun dari 18 atom C

dengan satu ikatan rangkap di antara atom C ke-9 dan ke-10. Selain dalam

Minyak Jagung (55-80%), asam lemak ini juga terkandung dalam miyak

jarak.

10

2. 6. 1. Cara-cara pembuatan minyak jagung

1. Degumming

Degumming dilakukan dengan cara minyak dipanaskan pada suhu

71-82o C dengan penambahan tanah diatomae, ditambah air (1-3%),

kemudian disentrifugasi dan dikeringkan dengan alat pengering vakum.

2. Pemurnian (netralisasi)

Pemurnian dilakukan dengan cara penambahan NaOH atau KOH.

Reaksi yang terjadi adalah: R-CO-OH (asam lemak bebas)+ NaOH R-

CO-O-Na (sabun) + H20 Sabun dipisahkan dengan sentrifugasi.

Efektivitas pemisahan sabun tergantung pada perbedaan densitas sabun

dan minyak, suhu (semakin tinggi suhu maka pemisahan semakin baik),

viskositas, besarnya gaya sentrifugal dan lama proses sentrifugasi. Jika

ada sabun yang tersisa, maka minyak dipanaskan sampai 82o C,

kemudian ditambah air lunak 93o C (15% dari minyak) sehingga sabun

akan larut dalam air, dan minyak kemudian dipisahkan dari air.

3. Pemucatan

Pemucatan dilakukan untuk memisahkan pigmen dan sabun yang

tersisa. Minyak ditambah bleaching clay (alumunium silikat) kemudian

dipanaskan pada suhu 105o C dalam keadaan vakum, sehingga air akan

menguap dan pigmen serta sabun akan diserap clay filtrasi dengan tanah

diatomae.

4. Pemisahan lilin (wintwerisasi)

Wintwerisasi dilakukan dengan cara minyak didinginkan pada

suhu kurang dari 4o C dan disaring dengan tanah diatomae. Jika minyak

akan dihidrogenasi, winterisasi tidak diperlukan.

5. Deodorisasi

Deodorisasi dilakukan untuk memisahkan komponen volatil

(tokoferol, viterol, asam lemak bebas, gas terlarut, dan komponen cita

rasa). Minyak dipanaskan 41 pada suhu 232 C pada keadaan vakum

kemudian uap air panas disemprotkan. Untuk mengikat logam dapat

ditambahkan dengan asam sitrat. Minyak jagung merupakan minyak yang

kaya akan asam lemak tidak jenuh, yaitu asam linoleat dan linolenat.

Kedua asam lemak tersebut dapat menurunkan kolesterol darah dan

menurunkan resiko serangan jantung koroner. Minyak jagung juga kaya

akan tokoferol (Vitamin E) yang berfungsi untuk fungsi stabilitas

terhadap ketengikan. Didalam minyak jagung terdapat vitamin-vitamin

yang terlarut yang dapat digunakan juga sebagai bahan non-pangan yaitu

obat-obatan. Minyak jagung dapat digunakan sebagai alternatif untuk

11

pencegahan penyakit jantung koroner. Tetapi pemanfaatan jagung di

Indonesia untuk di produksi menjadi minyak jagung masih rendah.

Sifat yang stabil dan mudah di padatkan yang dimiliki oleh minyak

jagung memberikan keuntungan bagi produsen untuk mendiversifikasi

atau mengembangkan minyak jagung ke dalam bentuk lain bukan hanya

dalam bentuk cair saja. Walaupun minyak jagung memiliki kestabilan

oksidasi yang lebih tinggi di bandingkan minyak kelapa sawit tetapi para

peneliti masih terus meneliti cara

meningkatkan kestabilan oksidasi dengan cara hodrogenasi

parsial, hidrogenasi parsial efektif digunakan untuk mengingkatkan

stabilitas oksidatif. Di daerah Cina

minyak jagung sudah menjadi minyak goreng yang komersial

selain minyak lobak dan minyak biji kapas. Dilihat dari komposisi yang

terdapat pada minyak jagung dapat digunakan sebagai minyak yang

mengandung asam lemak jenuh yang tinggi yang apabila di konsumsi

dengan kadar tertentu tidak interndengan tubuh. Berdasarkan kandungan

dari minyak jagung, banyak orang memilihnya karena dalam minyak

jagung tidak terdapat kandungan karbohidrat dan mengandung protein

dan vitamin, terutama vitamin E. Selain itu pada dasarnya, minyak jagung

terdiri dari asam lemak tak jenuh dan terdapat sejumlah kalori yang

berasal dari lemak tersebut, tidak seperti jenis minyak lainnya, di dalam

minyak jagung ini tidak ditemukannya kandungan mineral yang berupa

zat besi ataupun kalsium. Manfaat minyak jagung dari sisi kesehatan

yaitu, minyak jagung mengandung lemak tak

jenuh dalam jumlah yang sangat tinggi. Lemak tersebut berupa

Monounsaturated fats dan Polyunsaturated fats berguna membantu

mencegah masalah jantung, mengontrol kadar kolesterol dalam darah,

sekaligus dapat mencegah mengurangi resiko kardiovaskular, serangan

jantung dan juga stroke. Manfaat lain yaitu, minyak jagung mengandung

lemak trans dalam jumlah sedikit. Lemak trans sendiri merupakan lemak

jahat penyebab utama beragam penyakit kardiovaskular dan

meningkatkan potensi serangan jantung, selain itu juga dapat memicu

tumbuhnya sel kanker payudara. Manfaat lainnya, yaitu minyak jagung

mengandung

Vitamin E dalam jumlah yang sangat tinggi, dimana hal ini

menguntungkan bagi tubuh manusia, karena kandungan antioksidan

mampu mencegah dan memperlambat proses penuaan dini serta

menangkal radikal bebas dan kemampuannya dalam meningkatkan

kekebalan tubuh. Pemberian minyak jagung yang mengandung lebih

12

banyak asam lemak tak jenuh dapat mengurangi kenaikan kadar kolestrol,

trigliserida, LDL dan menaikkan kadar HDL. Hal ini disebabkan salah

satu faktor yang dapat menurunkan kolesterol darah adalah mengganti

asam lemak jenuh dengan asam lemak ikatan rangkap banyak. Adapun

berbagai macam

komposisi pemberian minyak jagung beserta manfaatnya yaitu

penggantian minyak kelapa 75 % (9,375 ml) dengan minyak jagung dapat

mengurangi kenaikan kadar kolesterol dan LDL darah kelinci (p<0,05).

Sedangkan komposisi yang kedua dengan penggantian minyak kelapa

100 % (12,5 ml) dengan minyak jagung dapat mengurangi kenaikan kadar

kolesterol, LDL, trigliserida dan menambah kenaikan kadar HDL darah

kelinci (p<0,05). Berdasarkan kedua macam komposisi yang ada yang

paling baik digunakan dengan penggantian 100% karena selain

menurunkan kadar kolestrol dalam darah juga menurunkan LDL dalam

tubuh.

Gambar 2.1. Minyak jagung yang digunakan pada pengujian

13

2. 6. 2. Jagung [7]

Jagung termasuk tanaman berumah satu (Monoecioes) dan

tergolongdalam famili rumput-rumputan (Gramineae). Tanaman ini

berasal dari daratan Amerika dan menyebar ke daerah sub-tropis dan

tropis termasuk Indonesia. Saat ini, negara-negara yang memiliki lading

jagung yang luas adalah Amerika Serikat, Brasil, Cina, Mexico,

Yugoslavia, Rumania, Argentina dan Afrika Selatan.

Berdasarkan bentuk biji dan kandungan endospermnya, jagung

dikelompokkan menjadi tujuh jenis. Jenis atau tipe jagung di Amerika

Serikat adalah :

(1) Jagung gigi kuda (Zea mays indentata),

(2) Jagung mutiara (Zea mays indurata),

(3) Jagung bertepung (Zea mays amylacia),

(4) jagung brondong (Zea mays everta),

(5) Jagung manis (Zea mays sachrata),

(6) Jagung berlilin (Zea mays ceratina) dan

(7) Jagung polong (Zea mays aunicula).

Jagung (Zea mays L.) merupakan tanaman yang berasal dari

daratan Amerika kemudian menyebar ke daerah subtropik dan tropik

termasuk Indonesia. Jagung merupakan tanaman berumah satu

(monoecioes) dan termasuk famili rumput-rumputan (Gramineae).

Tongkol jagung merupakan gudang penyimpanan cadangan

makanan. Tongkol ini bukan hanya tempat pembentukan lembaga tetapi

juga merupakan tempat menyimpan pati, protein, minyak/lemak dan

hasil-hasil lain untuk persediaan makanan dan pertumbuhan biji. Panjang

tongkol bervariasi antara 8-42 cm dan biasanya dalam satu tongkol

mengandung sekitar 300-1000 biji jagung. Biji jagung berbentuk bulat-

bulat atau gigi kuda bergantung varietasnya. Warna biji jagung juga

bervariasi dari putih sampai dengan kuning. Jagung kuning lebih banyak

ditemukan dibandingkan dengan jagung putih. Jagung mempunyai

beberapa subspecies yaitu :

1. Soft Corn (Zea mays amylacea)

Jagung ini disebut juga jagung tepung. Jenis ini banyak ditanam di

Amerika Serikat, Kolumbia, Peru, Bolivia, dan Afrika Selatan. Biji

jagung ini hampir seluruhnya mengandung pati yang lunak.

2. Pod Corn (Zea mays tunicate)

Jagung ini mempunyai kulit yang menutupi bijinya, yang tidak

terdapat pada jagung jenis lain. Dengan demikian maka jagung ini

14

menjadi tahan lama dan daya kecambahnya tetap baik. Jagung ini tidak

ditanam di Indonesia.

3. Pop corn ( Zea mays everata)

Pop corn atau jagung berondong mempunyai biji berbentuk agak

runcing, kecil dan keras, berwarna kuning, atau putih. Kalau dibakar

bijinya meletus. Tongkol jagung ini umumnya berukuran kecil.

4. Flint corn (Zea mays indurate).

Flint corn atau jagung mutiara memiliki ukuran biji sedang.

Bagian atas biji jagung berbentuk bulat dan tidak berlekuk, serta hampir

seluruhnya mengandung lapisan tepung yang keras. Biji jagung berwarna

putih, kuning atau merah. Jagung ini agak tahan terhadap serangan hama

bubuk, sehingga lebih tahan kalau dismpan. Di Indonesia jagung ini

cukup disukai. Jagung ini banyak ditanam di Eropa, Asia, Amerika

Tengah dan Amerika Selatan.

5. Dent corn (Zea mays indentata)

Dent corn disebut juga jagung gigi kuda, karena bentuknya seperti

gigi kuda. Biji jagung jenis ini mempunyai lekukan pada bagian atas.

Lekukan ini terjadi karena pengerutan lapisan tepung yang lunak ketika

biji mengering. Jaung jenis ini umumnya kurang tahan terhadap hama

bubuk.

6. Sweet Corn (Zea mays sacharata).

Sweet corn atau jagung manis mempunyai rasa yang manis dan

bila dikeringkan bijinya menjadi keriput. Jagung jenis ini sering dipanen

waktu masih muda untuk direbus atau dibakar.

7. Waxy corn (Zea mays ceratina).

Waxy corn memiliki biji yang menyerupai lilin. Molekul pati

jagung jenis ini berbeda dari molekul pati jenis lain. Pati waxy corn mirip

glikogen dan menyerupai tepung tapioka. Jagung jenis ini tidak ditanam

di Indonesia, kebanyakan tersebar di Asia Timur antara lain Myanmar,

Filipina, Cina sebelah Timur dan Mansuria. Jenis jagung yang banyak

ditanam di Indonesia adalah jagung gigi kuda, jagung mutiara, jagung

berondong dan jagung manis. Jenis jagung yang penting sebagai makanan

pokok adalah jenis jagung gigi kuda dan jagung mutiara.

2. 7. Minyak Sintetis

Minyak sintetis terdiri dari senyawa kimia buatan. Minyak sintetis

dapat diproduksi dengan menggunakan komponen minyak bumi yang

dimodifikasi secara kimia daripada minyak mentah utuh, tetapi juga dapat

disintesis dari bahan baku lainnya. Minyak sintetis digunakan sebagai

15

pengganti pelumas dari minyak bumi ketika beroperasi di temperatur

yang ekstrem, minyak sintetis yang digunakan adalah minyak trafo.

Minyak trafo merupakan bahan isolasi cair [12], minyak ini secara luas

digunakan sebagai bahan dielektrik pada berbagai peralatan tenaga seperti

transformator, circuit breaker, switchgear, kabel daya, dan lain-lain.

Sebagai bahan dielektrik minyak trafo dapat berfungsi ganda. Fungsi

utama adalah sebagai media isolasi diantara bagian-bagian yang

rnengandung beda potensial agar tidak terjadi lompatan listrik (flash-

over), dan fungsi lainnya sebagai media pendingn pada trafo, kabel daya,

atau sebagai media pemadam busur api pada circuit breaker. Minyak trafo

mineral tersusun atas senyawa utama hidrokarbon yang terdiri atas

senyawa hidrokarbon parafanik, senyawa hidrokarbon naftenik dan

senyawa hidrokarbon aromatik. Selain ketiga senyawa itu masih

mengandung senyawa tambahan zat aditif yang kandungannya kecil yang

berguna untuk meningkatkan pengaruh oksidasi, penyerapan gas, dan

sebagainya.

Ada beberapa alasan mengapa bahan isolasi cair secara luas

digunakan pada beberapa peralatan yaitu diantaranya bahan isolasi cair

memiliki kerapatan 1000 kali atau lebih dibandingkan bahan isolasi gas,

sehingga memiliki kekuatan dielektrik yang lebih tinggi, bahan isolasi

cair akan mengisi celah atau ruang yang akan diisolasi, bahan isolasi dapat

menghilangkan panas yang timbul akibat rugi-rugi energi, dan bahan

isolasi cenderung akan memperbaiki sifatnya jika terjadi pelepasan

muatan. Bahan isolasi cair ideal adalah mepunyai nilai-nilai yang tinggi

untuk kekuatan dielektrik, volume resistivitas, panas jenis, dan

konduktivitasnya. Disamping itu bahan isolasi harus rnemiliki nilainilai

yang rendah untuk faktor kerugian, kerapatan, dan kekentalan. Bahan

isolasi cair juga harus memiliki sifat tidak menimbulkan korosi, tidak

rnudah menyala, tidak beracun, dan kestabilan kimia. Ketika bahan isolasi

(bahan dielehrik) cair tersebut digunakan pada peralatan listrik maka

bahan dielektrik tersebut akan dikenai tekanan tekanan baik berupa

tekanan elektrik maupun panas. Setiap bahan dielektrik memiliki batas

kekuatan untuk memikul tekanan elektrik. Jika tekanan elektrik yang

dipikul oleh bahan dielektrik melampaui batas kemampuannya maka

bahan dielektrik akan menghantarkan arus dan mengalami kegagalan

sebagai isolator.Kernampuan bahan dielektrik untuk memikul tekanan

elektrik tertingg tanpa menirnbulkan tembus listrik disebut kekuatan

dielektrik. Adanya bahan-bahan material lain yang terkandung dalam

bahan isolasi cair seperti oksigen, air, endapan, kotoran kotoran hasil

16

dekomposisi bahan padat, dapat menimbulkan degradasi kekuatan bahan

dielektrik cair. Penurunan kekuatan dielektrik berdampak padapenurunan

tingkat kegagalan isolasi. Pada minyak terpakai penurunan tingkat

kegagalan isolasi harus dijaga agar tidak melebihi batas yang diizinkan.

Pada transformator, minyak trafo berguna untuk menyekat diantara

bagian-baglan yang memiliki beda potensial agar tidak menimbulkan

loncatan listrik atau busur api. Disamping itu minyak trafo berguna juga

sebagai media pendingin pada inti dan kumparan trafo akibat rugi-rugi

energi, sehingga trafo dapat beroperasi secara optimal dengan efisiensi

yang tinggi. Kemurnian minyak trafo merupakan har terpenting untuk

menj aga kekuaran dielektrik minyak, namun pada prakteknya kemurnian

minyak isolasi akan terganggu oleh berbagai penyebab seperti pada

proses pernapasan trafo dimana udara lembab akan masuk kedalam

minyak trafo sehingga menimbulkan gelembung-gelembung air,

pemakaian trafo pada suhu tinggi pada waktu lama, menimbulkan penua,

berakibat warna minyak menjadi lebih gelap dikarenakan pembentukan

asam dan resin atau endapan. Sebagian besar asam dapat mengakibatkan

korosi pada buganbagian transformator seperti pada bagian isolasi padat

transformator atau bagan bagian metal transformator. Tumpukan

tumpukan endapan atau kotoran pada inti, kumparan akan menurunkan

sirkulasi minyak yang dapat menimbulkan penurunan transfer panas.

Keberadaan zat-zat kontaminan seperti gelembung air, gerembung udara,

gas terlarut, endapan-endapan atau kotoran-kotoran, debu, dan seb

againya pada minyak isolasi sudah tentu akan mengakibatkan degradasi

kekuatan bahan isolasi minyak, sehingga menimbulkan penurunan tingkat

tegangan kegagalan isolasi .

2. 8. Prosedur Pengujian

Prosedur pegujian yang harus diperhatikan sebelum melakukan

pengujian isolasi cair menurut IEC 156 adalah:

a. Persiapan Sampling

Sebelum mengisi kotak uji, minyak harus dipanaskan untuk

memastikan minyak tercampur dengan baik.

b. Pengisian Kotak Uji

Sebelum melaksanakan pengujian, bersihkan kotak uji, dinding-

dindingnya, elektroda dan komponen lainnya. Kemudian tuang minyak

kedalam kotak uji secara perlahan.

c. Pemberian Tegangan

17

Berikan tegangan pada elektroda dengan kenaikan yang seragam

dimulai dari 0 V sampai sekitar 30 kV sampai timbul tegangan tembus

d. Pencatatan data

Lakukan 5 kali percobaan tembus pada kotak uji yang sama.

e. Laporan

Data yang dimasukkan dalam laporan adalah hasil dari nilai rata-

rata dari 5 kali percobaan yang sudah dilakukan.

18


19

BAB 3

METODE PENELITIAN

MENGENAI TEGANGAN TEMBUS

3. 1. Metode Studi

Pada penulisan Tugas Akhir ini,studi terhadap tegangan tembus

akan dilaksanakan dengan metodologi seperti pada gambar 3.1 berikut.

Gambar 3.1. Diagram alir metodologi

Start

Studi Literatur

Pengujian dan Pengambilan Data

Analisis dan Pemrosesan Hasil

Penarikan Kesimpulan

Selesai

20

Seperti yang terlihat pada gambar 3.1, penulisan Tugas Akhir ini

akan dimulai dengan melakukan studi literatur. Studi literatur yang

dilakukan bertujuan untuk menambah pengetahuan dan wawasan

mengenai pengujian tegangan tembus. Adapun proses studi literatur

diambil berdasarkan jurnal-jurnal keilmiahan internasional dan buku

mengenai breakdown voltage. Setelah melakukan studi literatur tahap

selanjutnya dari penulisan Tugas Akhir ini adalah menentukan desain

penelitian. Pada tahap ini akan dilakukan perancangan percobaan

mengenai tegangan tembus sesuai dengan permasalahan yang ingin

dipecahkan.

Tujuan awal dari pemilihan judul Tugas Akhir ini adalah

mengetahui pengaruh dari minyak jagung dan minyak campuran yang

komposisinya terdiri dari minyak jagung dan minyak sintetis sebagai

isolasi cair dengan menggunakan sumber tegangan AC. Setelah tahap

menentukan desain penelitian, tahap selanjutnya dari penulisan Tugas

Akhir ini adalah melakukan pengujian tegangan tembus. Berdasarkan

pengujian yang telah dilakukan oleh universitas di semarang. dengan

menggunakan minyak kelapa murni nilai tegangan tembus didapatkan

29,17 kV pada jarak sela 2,5 mm. Elektrode yang digunakan pada

pengujian pada Tugas Akhir ini disesuaikan dengan standar IEC 156 [3].

Elektrode yang digunakan pada pengujian Tugas Akhir ini elektrode

setengah bola dan dengan jarak sela 2,5 mm. Setelah dilakukan pengujian,

maka tahap selanjutnya adalah analisis dari data hasil pengujian. Pada

tahap ini data-data yang didapat akan dianalisis berdasarkan dasar teori

penunjang agar didapatkan suatu kesimpulan dari penulisan Tugas Akhir

ini. Kesimpulan yang didapat diharapkan mampu memecahkan

permasalahan dan dapat digunakan sebagai referensi terhadap pengujian

tegangan tembus selanjutnya. Pembuatan laporan dilakukan setelah

semua proses analisis dan penarikan kesimpulan selesai dilakukan.

3. 2. Persiapan Pengujian

Penulisan Tugas Akhir ini menggunakan beberapa peralatan listrik

serta elektrode yang dibutuhkan untuk melakukan pengujian tegangan

tembus. Elektro yang digunakan adalah elektrode setengah bola dari

bahan jenis kuningan.Elektrode tersebut dalam pengujian nantinya akan

dimasukkan ke dalam kotak uji yang berisi minyak jagung dan campuran

Pada pengujian Tugas Akhir ini elektrode setengah bola dipasang dengan

jarak sela 2,5 mm. Pengujian yang dilakukan pada Tugas Akhir ini

menggunakan pembangkitan tegangan tinggi AC.

21

Hal yang pertama kali dilakukan dalam pengujian ini adalah

membuat rangkaian pembangkitan tegangan tinggi AC. Setelah rangkaian

pengujian telah dipasang maka tahap selanjutnya adalah memasang

elektrode yang akan diuji. Selanjutnya mulai lakukan pengujian dengan

mengatur test method dari control box pada posisi AC. Jangan lupa

tempatkan transformator pengatur tegangan pada kedudukan 0%. Pada

bagian lain tempatkan master switch di bagian belakang pada kedudukan

I. Langkah selanjutnya adalah putar saklar kunci kontak hingga tombol

cendawan terangkat sedikit dan tarik kuncinya setelah itu. Tekan tombol

warna hijau pada kiri bawah panel control box. Untuk mengatur tegangan

yang diinginkan dapat dilakukan pada kVmeter. Bila sampai terdengar

suara mendesis yang berarti telah muncul tegangan tembus. Tekan tombol

berpendar merah yang ada pada bagian bawah panel depan untuk

melakukan pemadaman instalasi.

Gambar 3.2. Control box yang digunakan dalam pengujian

Control box yang digunakan dalam pengujian ini merupakan

control box analog dengan nilai tegangan maksimal yang terukur sebesar

100 kV. Sedangkan nilai arus maksimal yang dapat dilihat pada contol

box ini adalah sebesar 40 A. Contol box ini dapat dioperasikan secara AC

maupun DC serta polaritasnya dapat diubah menjadi positif atau negatif.

Sumber referensi literatur yang digunakan oleh penulis meliputi

jurnal keilmiahan dan buku yang dirilis dalam skala nasional maupun

internasional. Diharapkan dari proses studi literatur ini akan

memunculkan gagasan dan gambaran awal mengenai breakdown voltage

yang selanjutnya dapat diaplikasikan dalam prosespengambilan data.

22

Sumber literatur yang sudah dipelajari juga dapat digunakan dalam

pengambilan kesimpulan dari data yang didapat pada proses pengujian.

Gambar 3.3. Kotak uji yang digunakan dalam pengujian.

Kotak uji yang digunakan dalam pengujian ini merupakan kotak

uji horizontal. Seperti yang sudah dijabarkan diatas bahwa pengujian

Tugas Akhir ini menggunakan elektrode setengah bola dari bahan jenis

kuningan. Pada tahap ini penulis melakukan studi dan penambahan

wawasan mengenai pengujian tegangan tembus. Studi yang dilakukan

penulis meliputi apa saja yang dapat menyebabkan pengaruh. Sumber

referensi literatur yang digunakan oleh penulis meliputi jurnal keilmiahan

dan buku yang dirilis dalam skala nasional maupun internasional.

Diharapkan dari proses studi literatur ini akan memunculkan gagasan dan

gambaran awal mengenai pengujian tegangan tembus minyak campuran

23

yang selanjutnya dapat diaplikasikan dalam proses pengambilan data.

Sumber literatur yang sudah dipelajari juga dapat digunakan dalam

pengambilan kesimpulan dari data yang didapat pada proses pengujian.

3. 3. Pengujian dan Pengambilan Data

Pada tahap pengujian dan pengambilan data, metode pengujian

yang dilakukan oleh penulis berdasarkan pada tujuan awal dari penulisan

Tugas Akhir ini. Elektrode yang digunakan pengujian ini elektroda

setengah bola. Untuk materi bahan dari elektrode yaitu kuningan.untuk

masing-masing jenis minyak dibagi 3 yaitu minyak jagung, minyak

sintetis dan minyak campuran. Untuk minyak jagung 100 % mempunyai

nilai rata-rata tegangan 11,6 kV , untuk minyak sintetis 100 % mempunyai

nilai rata-rata tegangan 15,2 kV dan minyak campuran 50:50 mempunyai

nilai rata-rata tegangan 9,2 kV. Dari studi literatur didapatkan suatu teori

yang mengatakan bahwa minyak yang layak dijadikan isolasi cair

memiliki nilai tegangan 30 kV/2,5 mm sesuai “SPLN 49-1” [1]. Dari teori

tersebutlah maka penulis melakukan pengujian dengan minyak nabati

jenis minyak jagung dan mencampurnya dengan minyak sintetis

Parameter data yang diambil pada pengujian Tugas Akhir ini adalah

berapa besar nilai tegangan pada timbulnya tegangan tembus . Untuk

besar tegangan akan muncul pada control box pada ruang operator.

Berikut dibawah ini akan ditampilkan gambar proses pengujian.

Gambar 3.4. Pengujian minyak jagung

24

Gambar diatas adalah salah satu proses pengujian dengan minyak

jagung.Kabel merah merupakan media penyalur daya sedangkan kabel

kuning merupakan grounding. Setelah saklar kunci diputar dan tombol

hijau ditekan maka tunggu proses hingga muncul suara tegangan tembus.

Gambar 3.5. Pengujian minyak campuran

Gambar diatas adalah salah satu proses pengujian dengan

menggunakan minyak campuran. Proses pengujian sama seperti pada

pengujian sebelumnya yaitu menunggu hingga timbul tegangan tembus.

Proses pengambilan data sama seperti pada pengujian sebelumnya.

Setelah tercapai tegangan tembus, maka catat nilai tegangan. Data yang

didapat pada proses pengujian yaitu besar nilai tegangan tembusnya.

Setelah semua data pengujian telah lengkap maka tahap selanjutnya

adalah menganalisa tren nilai tegangan.

3. 4. Analisis Hasil

Analisis hasil yang dilakukan antara lain meliputi pengaruh

minyak jagung,minyak sintetis dan analisa tren tegangan. Setelah melalui

tahap analisis hasil maka dapat ditarik suatu kesimpulan dari pengujian

yang telah dilakukan. Kesimpulan yang didapat berdasarkan pada hasil

data dan teori-teori penunjang. Kesimpulan yang didapat diharapkan

mampu memecahkan permasalahan dan dapat digunakan sebagai

25

referensi terhadap penelitian selanjutnya. Pembuatan laporan dilakukan

setelah semua proses analisis dan penarikan kesimpulan selesai

dilakukan.

26


27

BAB 4

HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

4. 1. Persiapan Pengujian dan Metode

Pada bab ini akan dibahas mengenaipersiapan, simulasi pengujian,

hasil serta analisis breakdown voltage. Analisis dilakukan dengan

pembahasan per grafik dengan melihat data yang sudah ada serta merujuk

pada teori-teori yang bersangkutan. Data tersebut didapatkan setelah

serangkaian pengujian yang sudah dilakukan.

Sebelum melakukan analisis maka akan ditampilkan terlebih

dahulu proses pengujian yang telah dilakukan. Pengujian yang dilakukan

menggunakan rangkaian AC. Pengujian yang dilakukan meliputi

pengaruh bahan jenis, bentuk, dan ukuran electrode terhadap breakdown

voltage. Jenis bahan yang digunakan dalam pengujian Tugas Akhir ini

adalah kuningan, baja, dan aluminium. Untuk bentuk elektrode yang

digunakan pada pengerjaan Tugas Akhir ini adalah setengah bola.

Sedangkan untuk jarak antar electrode 2,5 mm. pengujian untuk

mendapatkan data nilai tegangan tembusnya.

Hal yang pertama kali dilakukan dalam pengujian ini adalah

membuat rangkaian pembangkitan tegangan tinggi AC. Setelah rangkaian

pengujian telah dipasang maka tahap selanjutnya adalah memasang

elektrode setengah bola yang akan diuji dengan bahan jenis yang terbuat

dari kuningan. Selanjutnya mulai lakukan pengujian dengan mengatur test

method dari control box pada posisi AC. Jangan lupa tempatkan

transformator pengatur tegangan pada kedudukan 0%. Pada bagian lain

tempatkan master switch di bagian belakang pada kedudukan I.

Langkah selanjutnya adalah putar saklar kunci kontak hingga

tombol cendawan terangkat sedikit dan tarik kuncinya setelah itu. Tekan

tombol warna hijau pada kiri bawah panel control box. Untuk mengatur

tegangan yang diinginkan dapat dilakukan pada kV meter. Bila sampai

terdengar suara percikan yang berarti telah muncul tegangan tembus lalu

catat nilai tegangan dan diulang 5 kali . Tekan tombol berpendar merah

yang ada pada bagian bawaah panel depan untuk melakukan pemadaman

seluruh instalasi.Setelah serangkaian pengujian yang sudah dilakukan dan

data yang dibutuhkan sudah lengkap, maka tahap selanjutnya adalah

analisis hasil. Analisis hasil yang dilakukan berdasarkan teori-teori

penunjang yang ada pada literatur-literatur yang terkait.

Adapun literatur yang digunakan merupakan gabungan dari

beberapa buku dan jurnal ilmiah baik yang diterbitkan di dalam negeri

28

maupun internasional. Pada sub bab dibawah ini akan dibahas analisis

hasil dari data yang sudah didapatkan.

4. 2. Hasil Pengambilan Data

Berikut adalah tabel yang berisi data statistik hasil dari pengujian

tegangan tembus dengan beberapa variasi komposisi minyak campuran :

Tabel 4.1. Data Pengujian

No Jagung

(%)

Sintesis

(%)

Rata-rata

Hasil Uji

(kV)

1 100 0 11,6

2 70 30 5,88

3 50 50 9,2

4 30 70 12,4

5 0 100 15,2

Gambar 4.1. Grafik tegangan tembus minyak campuran

11.6

5.88

9.2

12.4

15.2

100 70 50 30 0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 30 50 70 100

Komposisi Minyak Jagung(%)

Tega

nga

n T

em

bu

s

Komposisi Minyak Sintetis(%)

Rata-rata hasil uji (kV) Rata-rata hasil uji (kV)

29

Data diatas merupakan data rata-rata hasil pengujian yang sudah

dilakukan di laboratorium tegangan tinggi. Untuk analisis yang dilakukan

adalah minyak dengan bahan jenis minyak jagung dan campuran. Dari

data yang ditampilkan, komposisi minyak jagung 100 % memiliki nilai

tegangan tembus 11,6 kV, pada saat diberi campuran minyak sintetis

dengan perbandingan minyak jagung 70 % dan minyak sintetis 30%

menjadi 5,88 kV. Hal ini disebabkan pada saat terjadi pencampuran antara

minyak sintetis 70% dan minyak jagung 30% kualitas minyak campuran

tersebut turun. Struktur ikatan kimia yang ada pada minyak tersebut tidak

koheren, sehingga stabilitas dielektrik menjadi turun. Dengan komposisi

50% minyak jagung dan 50% minyak sintetis tegangan tembusnya

bernilai 9,2 kV, lalu perbandingan minyak jagung 30% dan minyak

sintetis 70% nilai tegangan tembusnya menjadi 12,4 kV. Dan terakhir

dengan komposisi minyak sintetis 100 % meningkat menjadi 15,2 kV,

paling tinggi nilainya dibanding komposisi lainnya dan menjadi

komposisi terbaik diantara perbandingan lainnya. Hal ini karena

dielektrik minyak jagung lebih buruk dibanding minyak sintetis dan

menyebabkan kegagalan isolasi atau tegangan tembus yang rendah [11].

4. 2. 1. Komposisi Minyak Jagung 100%

Berikut dibawah ini merupakan tabel data hasil uji yang

menunjukkan hasil pengujian pada minyak jagung 100 persen.

Tabel 4.2. Minyak Jagung 100%

No Elektroda (Jarak 2,5mm) Breakdown (kV)

1 Setengah Bola 14

2 Setengah Bola 12

3 Setengah Bola 12

4 Setengah Bola 10

5 Setengah Bola 10

30

Gambar 4.2. Grafik hasil data minyak jagung 100%

Berdasarkan grafik di atas terlihat bahwa nilai breakdown voltage

dari minyak jagung tersebut setelah melalui 5 kali percobaan mengalami

penurunan dari 14 kV menurun hingga 10 kV. Penurunan nilai breakdown

voltage diakibatkan karena kekuatan isolasi minyak jagung tersebut sudah

tidak bagus karena minyaknya mengalami penurunan kualitas akibat

breakdown voltage karena pengujian pertama.

4. 2. 2. Komposisi Minyak Jagung 70% dan Minyak Sintesis 30%


menunjukkan hasil pengujian pada minyak jagung 70 persen dan minyak

sintesis 30 persen.

Tabel 4.3. Minyak Campuran Minyak Jagung (70) : Minyak Sintesis (30)


1 Setengah Bola 6

2 Setengah Bola 6

3 Setengah Bola 6

4 Setengah Bola 5,7

5 Setengah Bola 5,7

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 2 3 4 5

Tega

nga

n T

emb

us

(kV

)

Percobaan ke -

31

Gambar 4.3. Grafik hasil data minyak campuran minyak jagung (70) :

minyak sintesis (30)


dari minyak tersebut setelah melalui 5 kali percobaan mengalami

penurunan dari 6 kV menurun hingga 5.7 kV. Penurunan nilai breakdown







sintesis 50 persen.



1 Setengah Bola 10

2 Setengah Bola 10

3 Setengah Bola 10

4 Setengah Bola 8

5 Setengah Bola 8

5.5

5.6

5.7

5.8

5.9

6

6.1

1 2 3 4 5

Tega

nga

n T

emb

us

(kV

)

Percobaan ke -

32

Gambar 4.4. Grafik hasil pengujian dengan komposisi minyak jagung

50% dan minyak sintesis 50%










sintesis 70 persen.



1 Setengah Bola 14

2 Setengah Bola 14

3 Setengah Bola 12

4 Setengah Bola 12

5 Setengah Bola 10

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5

Tega

nga

n T

emb

us

(kV

)

Percobaan ke -

33

Gambar 4.5. Grafik hasil pengujian dengan komposisi minyak jagung

30% dan minyak sintesis 70%




voltage diakibatkan karena kekuatan isolasi minyak tersebut sudah tidak

bagus karena minyaknya mengalami penurunan kualitas akibat


4. 2. 5. Komposisi Minyak Sintesis 100%


menunjukkan hasil pengujian pada minyak sintesis 100 persen.

Tabel 4.6. Minyak Sintesis (100%)


1 Setengah Bola 16

2 Setengah Bola 16

3 Setengah Bola 15

4 Setengah Bola 15

5 Setengah Bola 14

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 2 3 4 5

Tega

nga

n T

emb

us

(kV

)

Percobaan ke -

34

Gambar 4.6. Grafik hasil pengujian dengan komposisi minyak sintesis

100%


dari minyak tersebut setelah melalui 5 kali percobaan mengalami


voltage diakibatkan karena kekuatan isolasi minyak sintetis tersebut

sudah tidak bagus karena minyaknya mengalami penurunan kualitas

akibat breakdown voltage karena pengujian pertama.

13

13.5

14

14.5

15

15.5

16

16.5

1 2 3 4 5

Tega

nga

n T

emb

us

(kV

)

Percobaan ke -

35

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5. 1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis yang diperoleh dari pengujian yang

telah dilakukan mengenai breakdown voltage, maka dapat diambil

beberapa kesimpulan sebagai berikut :

a. Nilai rata-rata tegangan tembus pada pengujian minyak

jagung 100 % sesuai IEC 156 sebesar 11,6 kV dengan jarak

sela 2,5 mm.

b. Nilai tegangan tembus pada pengujian minyak campuran

70:30 (minyak jagung : minyak sintetis) sesuai IEC 156

sebesar 5,88 kV dengan jarak sela 2,5 mm.

c. Nilai tegangan tembus pada pengujian minyak campuran



d. Nilai tegangan tembus pada pengujian minyak campuran



e. Nilai tegangan tembus minyak sintetis 100 % sesuai IEC 156


f. Nilai tegangan tembus minyak jagung 100% pada pengujian

menurut IEC 156 belum memenuhi persyaratan isolasi cair

g. Nilai tegangan tembus minyak campuran 70:30 (minyak

jagung : minyak sintetis) pada pengujian menurut IEC 156

belum memenuhi persyaratan isolasi cair

h. Nilai tegangan tembus minyak campuran 50:50 (minyak



36

i. Nilai tegangan tembus minyak campuran 30:70 (minyak



j. Nilai tegangan tembus minyak sintetis 100% pada pengujian

menurut IEC 156 belum memenuhi persyaratan isolasi cair

5. 2. Saran

Saran yang diberikan setelah dilakukan analisis data pengujian

mengenai breakdown voltage adalah sebagai berikut :

a. Untuk pengujian menggunakan miyak nabati bisa

menggunakan minyak lain seperti minyak zaitun.

b. Untuk pengujian lainnya bisa menggunakan tegangan searah.

37

DAFTAR PUSTAKA

[1] SPLN 49-1, Minyak Isolasi, Perusahaan Umum Listrik Negara,

1982.

[2] Wildan Rahadian Putra, Pengaruh Jenis dan Bentuk Elektrode Pada

Partial Discharge, ITS, 2014

[3] IEC-156, Insulating Liquid Determination of Breakdown Voltage at

Power Frequency Tes Method, 1995.

[4] Eko Budiyantoro, Analisis Tegangan Tembus Minyak Kelapa Murni

(Virgin Coconut Oil) Sebagai isolasi cair dengan variasi elektroda

uji, Teknik Elektro Universitas Diponegoro.

[5] Arie Shiddiq Hakim, Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Olet

dari Minyak Jagung Dengan Kapasitas 4300 Ton/Tahun, Teknik

Kimia, Universitas Sumatera Utara, 2010.

[6] Moch Hafi Wardana, Penggunaan Bahan Baku Biodiesel dari Biji

Alpukat Sebagai Bahan Bakar Alternatif Diesel, Pendidikan

Geografi, Universitas Negeri Malang.

[7] Dhenny Dwiputra, Ayu Ning Jagat, Fauzia Kusuma Wulandari,

Aditya Setya Prakarsa, Diyah Ayu Puspaningrum, Fathiyatul

Islamiyah, Minyak Jagung Alternatif Pengganti Minyak yang Sehat,

Teknologi Pangan, Fakultas Peternakan dan Pertanian, Universitas

Diponegoro, 2015.

[8] Sutrisno Koswara, Teknologi Pengolahan Jagung, ebookpangan,

2009.

[9] Wahyu Purwo Raharjo, Pemanfaatan Oli Bekas dengan

Pencampuran Minyak Tanah Sebagai Atomizing Burner,Teknik

Mesin, Universitas Sebelas Maret.

[10] Jornalis Bambang Prastyanto, Bambang Sudarmanta, Pengaruh

Penambahan Biodiesel Dari Minyak Biji Nyamplung (C.

Inophyllum) Pada Bahan Bakar Solar Terhadap Hasil Uji Unjuk

Kerja Mesin Diesel Generator Set, Teknik Mesin, Institut Teknologi

Sepuluh Nopember.

[11] Rahayu, Kholinda and Irnanda , Priyadi and Yenni , Suhartini,

Analisis Karakteristik Dielektrik Minyak Jagung Sebagai Alternatif

Bahan Isolasi Cair. Undergraduated thesis, Fakultas Teknik

Universitas Bengkulu.

[12] Dedi Nugrohoro, Kegagalan Isolasi Minyak Trafo, Media Elektrika

Vol.3 No.2, Teknik Elektro Universitas Islam Sultan Agung

Semarang, 2010.

38


39

LAMPIRAN

40

Tabel uji pour point dan flash point

no Jagung(%) Sintetis(%) Pour Point (°C) Flash Point (°C)

1 100 0 -11 248

2 70 30 -11 178

3 50 50 -8 156

4 30 70 -9 154

5 0 100 -7 49

41

RIWAYAT PENULIS

Aulia Irsyad dilahirkan di Indragiri

hulu, 28 Januari 1991. Merupakan putra

pertama dari tiga bersaudara pasangan

Jarwo Sanyoto dan Ibu Rini Maryantini.

Penulis menempuh jenjang pendidikan dari

SDN Sukadamai 3 Bogor, dan melanjutkan

ke SMPN 5 Bogor. Kemudian penulis

melanjutkan ke SMA Lazuardi GIS Depok

hingga lulus. Penulis melanjutkan studinya

ke Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya Fakultas Teknologi Industri

Jurusan Teknik Elektro Pada tahun 2010.

Pada tahun 2012 penulis mengambil bidang studi Teknik Sistem Tenaga.

Penulis dapat dihubungi melalu email : [email protected]

42


Documents

ANALISIS TEGANGAN TEMBUS MINYAK CAMPURAN SEBAGAI ISOLASI …